在无外场时,自由电子杂乱无序的分布在金属导体内部。若给导体加上外电场,无序的自由电子就会在静电力的作用下朝着统一的方向移动(电子的定向移动)。光波是电磁波的一种,其入射(波矢量)方向、电场(电矢量)方向及磁场(磁矢量)方向间两两垂直。当光波打到金属纳米粒子上且频率与自由电子振动的频率相等时,金属表面的自由电子就会与入射光发生共振,这种共振现象被称为金属表面等离激元共振现象。由于金属表面等离激元共振能产生独特的光学特性(能量束缚引起的近场增强、Fano共振效应、高的折射率敏感度等)而被相关方面的专家大量研究。经研究发现,它对纳米结构的尺寸、形貌、材料及周围环境折射率的变化十分敏感,通过改变以上参数就能对表面等离激元共振进行有效调节。就其研究现状来看,多极Fano共振的产生、调控及应用方面还有很大的发展空间。本文基于前人在表面等离激元Fano共振方面的研究,结合多极Fano共振研究不足的现状,提出了非对称劈裂环/盘结构和完整环/三开口环结构。分别对这两种结构的消光特性、谱线的可调性及潜在应用价值做了一个理论上的探究。文章主要分为四部分内容:第一部分介绍表面等离激元体系中的基本理论知识及其发展历史;第二部分介绍了三种常用于计算微纳米结构光学特性的数值模拟计算方法;第三和第四部分以非对称劈裂环/盘和完整环/三开口环这两种结构为主要研究内容展开研究。由于本文的研究重点和亮点是第三和第四部分内容,所以下面就这两部分内容给出一个较为详细的说明:1.非对称劈裂环/盘纳米结构本章提出了一个非对称劈裂环/盘纳米结构,这种新颖的贵金属银纳米结构展现出了丰富的光学特性。从计算结果展示出来的共振模式的电荷分布、磁场增强分布及位移电流分布可以得出:净电偶极矩几乎为零的暗态磁共振模式与电偶极矩不为零的亮态电共振模式之间破坏性的干涉形成磁性Fano共振。通过改变结构的几何参数可以对磁性Fano及电磁共振模式进行有效调节。将结构整体转动或将盘进行劈裂,结构整体的对称性得到了进一步的打破,这时磁性双Fano共振产生。比起单个的Fano共振,双Fano共振可以对两个光谱频段同时进行调节,这种特性可以用在多波段光谱仪、谱线的可控整形等方面。2.完整环/三开口环纳米结构本章提出了一个完整环/三开口环银纳米结构并对其消光特性进行了系统的探究。计算结果显示,完整圆环在三开口环的近场激发下出现了高阶暗态等离激元共振模式,这种暗模式和三开口环的亮模式相互耦合形成了双Fano共振。对于该结构,我们想要打破结构的对称性来观察它是否能实现多级Fano共振。通过计算发现,其他几何参数保持不变,只对三开口环中上圆弧所对应的圆心角和宽度进行改变,多极Fano共振就可以被激发。进一步对以上两个参数进行调节,多极Fano共振展现出了一个良好的可调性。除此之外,移动三开口环的中心来破坏结构的对称性,多极磁共振模式也会被激发。在这里,由于对称性破缺,这些共振模式的近场增强分布变得极度不均匀,最大的电场和磁场增强分别达到了 409和40.8。与非对称劈裂环/盘纳米结构相比较,该完整环/三开口环纳米结构可以实现更高阶多极Fano共振,其应用领域也更加广泛。